中国科大陈昶乐：极性功能化聚烯烃弹性体的直接合成
中国科学技术大学陈昶乐教授团队成功开发出一种基于硅烷保护的极性功能化聚烯烃弹性体（P-POE）高效合成技术。该技术通过创新性催化剂设计和单体保护策略，解决了传统方法中聚合活性低、分子量不足及产物难加工等难题，为高性能聚合物材料的工业化应用开辟了新路径。相关论文以“Direct synthesis of polar-functionalized polyolefin elastomers”为题，发表在Angewandte Chemie International Edition。
聚烯烃弹性体（POE）因兼具橡胶弹性和热塑性，广泛应用于汽车部件、光伏封装等领域。然而，传统POE因非极性特性难以与极性材料相容，导致共混时出现相分离等问题。引入极性单体是改善相容性的关键，但极性基团易使催化剂失活，导致聚合效率低、产物分子量不足。此前采用的铝基保护策略虽能部分解决问题，但存在副反应多、产物交联难加工等缺陷。
研究团队提出硅烷保护极性单体的新思路，选用三甲基硅烷（-SiMe₃）和叔丁基二甲基硅烷（-Si⁺BuMe₂）作为保护基团，结合高效钛、铪催化剂体系，实现乙烯/丙烯、1-辛烯与极性单体的三元共聚：
1.高效保护：硅烷基团有效屏蔽极性基团（如-OH、-COOH）对催化剂的毒化作用，聚合活性提升至8.8×10⁶ g·mol⁻¹·h⁻¹，接近常规POE合成水平；
2.分子量突破：产物分子量最高达42.8×10⁴ g·mol⁻¹，远超铝基策略的8.7×10⁴ g·mol⁻¹；
3.易加工回收：保护基团可通过丙酮/HCl溶液温和去除，产物无交联、易加工，且未反应单体回收率超90%，实现绿色循环。
1.力学性能卓越
极性基团（如-COOH）的引入显著提升材料强度，拉伸强度最高达36.1 MPa（较非极性POE提升4.5倍），断裂伸长率维持1060%；
金属离子（如Fe³⁺）交联后，拉伸强度进一步提升至15.4 MPa，弹性恢复率保持80%。
2.表面与粘合性能优化
极性P-POE水接触角从非极性材料的102°降至68°，表面亲水性显著增强；
作为光伏封装材料时，添加10% P-POE可使玻璃粘附力从12.7 N提升至69.3 N，解决传统POE粘合性不足问题。
3.高效增容应用
在HDPE/碳酸钙（CaCO₃）共混体系中，添加5% P-POE可使断裂伸长率提升2倍，相分离明显减少；
用于聚丙烯（PP）/滑石粉（TD）复合材料时，冲击强度提高3倍，刚性-韧性平衡优化。
1.绿色工业：硅烷保护策略兼顾高效性与环保性，单体回收体系降低生产成本，适合规模化生产；
2.高端材料：P-POE在新能源（光伏封装）、汽车轻量化（高性能复合材料）、生物相容材料等领域潜力巨大；
3.技术扩展：该策略或可推广至其他极性聚合物合成，推动功能化聚烯烃材料的多元化发展。
聚烯烃弹性体（POEs）广泛应用于塑料增韧和光伏组件封装等领域。将极性基团引入POEs中可以提高其与极性组分的相容性和粘附性，但通过共聚法制备高分子量的极性功能化POE（P-POEs）仍具挑战性。
该工作的亮点：
1）具有可调的1-辛烯引入比例（7.4-19.8 mol%）、适当极性单体引入比例（0.7-2.9 mol%）、高分子量（高达42.8×104 g mol-1）。
2）与常规使用的铝基保护策略相比，其规避了极性基团对金属铝中心的毒化作用而显示出更高的聚合活性；且避免链转移至铝物种而显著提高了聚合物分子量，并通过减少铝诱导的产品交联大大提高了产品的加工性能。因此该硅烷保护策略在聚合活性、聚合物分子量、共聚单体引入和产品加工方面表现更优。
3）P-POE产品表现出优异的机械性能和弹性，并且与极性组分有更好的相容性和粘附性，进一步增强POE的功能应用。
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